Имеют ли цифры цвет?
Пытаемся разобраться в режимах работы ЦАП Asahi Kasei на примере процессора CarDSP Velvet Lite

Кажется, ещё Эдди Ван Хален однажды сказал: "Для меня звучание ассоциируется с цветом, любая музыка имеет свой собственный цвет". Не знаю, слышали ли эту фразу разработчики Asahi Kasei, но в своих ЦАП они сделали фичу, которая называется Sound Color Digital Filter (SCDF). Именно её мне и удалось оценить в процессоре CarDSP Velvet Lite – в нём как раз используется чип AK4458VN.

Чтобы понять, что вообще такое Digital Filter, и почему он так влияет на Sound Color, коротко о том, как звук вообще хранится в цифровом виде, и что происходит, когда ЦАП пытается вернуть "цифру" к жизни, преобразовывая её обратно в аналоговый сигнал.

Короткий ликбез по преобразованию аналог-цифра-аналог

Понятно, что записать непрерывный аналоговый сигнал вот так сходу в виде ноликов и единичек невозможно. Поэтому он сначала "разбивается" на отдельные отсчёты – просто с определённой периодичностью засекается уровень сигнала. Например, 44100 или 48000 раз в секунду, 96000 или вовсе 192000 раз в секунду. Ничего эти цифры не напоминают? Ба! Да это же как раз и есть частота дискретизации!

Итак, на первом этапе вместо непрерывного сигнала получили частокол отсчётов. Теперь уровень каждого из них уже можно закодировать двоичным числом, т. е. в виде последовательностей ноликов и единичек. Чаще всего длина таких последовательностей – 16 или 24 знака. Да-да, те самые биты, которые указываются, когда мы говорим о разрешении цифрового сигнала.

Не будем отвлекаться на технические тонкости хранения "цифры", а сразу перейдём к тому, как превратить её обратно в непрерывный аналоговый сигнал. ЦАП работает по прямо противоположному принципу, и для начала каждую двоичную последовательность снова превращает в отсчёт нужного уровня. Получается опять частокол отсчётов, смутно уже напоминающий форму аналогового сигнала.

Но нам такой сигнал ещё не нужен, в его спектре много лишнего – он простирается на много десятков килогерц вверх. Сигнал нужно "сгладить" – выделить из всего этого спектра только полезную "звуковую" часть. Вот это как раз и делает тот самый Digital Filter. Фактически, это просто фильтр нижних частот, и от его реализации зависит то, как зазвучит ЦАП в конечном итоге.

Sound Colors в процессоре CarDSP Velvet Lite

Вот теперь можно перейти и к самому "железу". А точнее – к реализации фильтров в ЦАП. Это оказалось удобнее всего сделать на примере процессора CarDSP версии Velvet Lite. Про саму процессорную часть говорить не буду, речь сейчас не о ней.

Имеют ли цифры цвет? | Пытаемся разобраться в режимах работы ЦАП Asahi Kasei на примере процессора CarDSP Velvet Lite

Имеют ли цифры цвет? | Пытаемся разобраться в режимах работы ЦАП Asahi Kasei на примере процессора CarDSP Velvet Lite

ЦАП в этой версии CarDSP построен на чипе AK4458. Он принадлежит к линейке, которую сам производитель Asahi Kasei объединяет под общей концепцией Velvet Sound (что, собственно, и дало название версии процессора). К ней принадлежат несколько серий чипов – АК445х и АК449х. Кстати, ЦАП на базе АК4490 я и сам использую в своём тестовом тракте.

Имеют ли цифры цвет? | Пытаемся разобраться в режимах работы ЦАП Asahi Kasei на примере процессора CarDSP Velvet Lite

Все ЦАП этого семейства имеют несколько режимов работы выходных фильтров. Обычно производители не заморачиваются и выбирают какой-то один из них, но CarDSP Velvet Lite как раз тем и интересен, что пользователю предоставляется выбор. Менять режимы выходных фильтров можно просто переставляя джамперы на плате.

Имеют ли цифры цвет? | Пытаемся разобраться в режимах работы ЦАП Asahi Kasei на примере процессора CarDSP Velvet Lite

Каждое из положений джампера указано здесь же, так что лишних мануалов не потребовалось.

Имеют ли цифры цвет? | Пытаемся разобраться в режимах работы ЦАП Asahi Kasei на примере процессора CarDSP Velvet Lite

Впрочем, названия поначалу тоже мало о чём рассказали, пришлось лезть на официальный сайт Asahi Kasei. И вот какую табличку я там обнаружил. Достаточно коротко и, в общем-то, неплохо отражает суть:

Имеют ли цифры цвет? | Пытаемся разобраться в режимах работы ЦАП Asahi Kasei на примере процессора CarDSP Velvet Lite

Каждый фильтр может быть реализован по-разному и иметь разные характеристики. В частности, импульсный отклик – в одних случаях переходные процессы практически отсутствуют, в других – заметны сильнее и тоже имеют разный характер. В CarDSP реализованы четыре режима. В скобках – вольный перевод описания из таблички:

Slow Roll-off (минимальные переходные процессы, звучание близко к оригинальному)
Sharp Roll-off (переходные процессы предваряют импульс и следуют за ним, что делает звучание более напористым)
Super Slow Roll-off (практически полное отсутствие переходных процессов, предельно натуральное звучание)
Short Delay Sharp Roll-off (переходные процессы следуют за импульсом, это даёт более насыщенное звучание баса)

Разный импульсный отклик придаёт звучанию тот или иной характер – это и есть суть технологии Sound Color Digital Filter (SCDF). И для слуха, как показало прослушивание, далеко не всегда есть смысл гнаться за идеальными картинками и циферками. Но об этом чуть позже.

Попытки увидеть разницу

С картинками, признаюсь, я мучился долго. Поскольку речь идёт именно о переходных процессах, наиболее правильным представлялось посмотреть, как ЦАП обращается с прямоугольными импульсами. Но, поразмыслив над методиками, от этого было решено отказаться. В подробности вдаваться не буду, нюансов слишком много.

В итоге начал мучить Clio, тем более, что в пределах 20-20000 Гц он умеет очень многое. Анализ гармонических искажений не дал ровным счётом ничего. Вернее, разница была, и форма графиков была даже довольна стабильна. Но пытаться сделать какие-то выводы по ним выглядели пустой затеей. Если кому интересно, вышло вот так:

Имеют ли цифры цвет? | Пытаемся разобраться в режимах работы ЦАП Asahi Kasei на примере процессора CarDSP Velvet Lite

Зато другая зависимость оказалась более наглядной. Чем отличаются фильтры разных типов? Правильно, кроме всего прочего – фазовыми характеристиками. Вот на графиках фазы разница и проявилась. Масштаб, конечно, пришлось заметно растянуть, но тут нужно учесть, что Clio видит всё до частоты немногим больше 22 кГц, а в фильтрах ЦАП основная веселуха начинается гораздо выше. Тем не менее, тенденция уже прослеживается чётко.

Имеют ли цифры цвет? | Пытаемся разобраться в режимах работы ЦАП Asahi Kasei на примере процессора CarDSP Velvet Lite

И тут может возникнуть вопрос. А нужно ли вообще уделять внимание всему этому хозяйству, если формально разница видна только там, где звук уже давно перешёл в ультразвук? Отвечаю однозначно – нужно. Потому что графики показывают разницу на так называемом "стационарном" сигнале. Характер же реального музыкального сигнала ближе к импульсному, и на нём переходные процессы слышны даже когда "стационарные" графики ничего не показывают. В общем, уши – по прежнему самый лучший измерительный прибор.

На слух

Тракт составил следующим образом. В качестве источника использовал Blu-Ray-транспорт Sony BDP-S765, процессор подключил к нему по коаксиалу. Регулировка громкости – средствами самого CarDSP. Дальше – старые добрые межблочники The Chord Indigo Plus и усилитель Genesis Dual Mono, недавно прогретый после профилактики с лёгкими доработками (усилитель одного из первых поколений, в своё время он трудился в лаборатории Car&Music). Акустические кабели – бессменные E.O.S. TA-11. Акустика – полочники PSB Synchrony One B на кастомных гранитных подставках. В общем, ещё не лютый многомиллионный топ, но разница в режимах процессора слышна хорошо.

Режим 1. Slow Roll-off
Описание: "Минимальные переходные процессы, звучание близко к оригинальному"

Первый режим использовал в качестве отправной точки, поэтому сразу же описать характер звучания довольно сложно. Для начала можно сказать одно – звуковая картинка рисуется красиво, объёмно, послезвучия живые, звучание прозрачное. Деталей много, но ничто не выпячивается, слушать легко и приятно. Действительно нейтрально, как и обещает описание.

Режим 2. Sharp Roll-off
Описание: "Переходные процессы предваряют импульс и следуют за ним, это даёт более напористое звучание"

Скажу сразу, этот режим для меня оказался в аутсайдерах. Да, в звуке всё есть, ничто не потеряно, но вместо живописной картинки – печатная репродукция. Вроде бы всё присутствует, детальность хорошая, но появляется ощущение то ли искусственности, то ли грубости. Объём сцены чувствуется хорошо, но по сравнению с первым вариантом звучание воспринимается упрощённо, не так просторно. Потом я несколько раз снова возвращался к этому режиму, но... нет, не то.

Режим 3. Super Slow Roll-off
Описание: "Практически полное отсутствие переходных процессов, предельно натуральное звучание"

Если бы я не посмотрел потом в описание, то, наверное, никогда бы не назвал этот режим "правильным". Признаюсь, звучание показалось до безобразия нейтральным и уж слишком скучным. Да, объём звуковой сцены рисуется хорошо, но мозг постоянно сигнализирует о том, что в звуке чего-то не хватает. Из-за этого появляется ощущение какой-то упрощённости и отстранённости. Без грубости, как во втором режиме, но вот скучно.

Режим 4. Short Delay Sharp Roll-off
Описание: "Переходные процессы следуют за импульсом, это даёт более насыщенное звучание баса"

После третьего режима в звук снова возвращается масштабность. И этот режим уж точно интереснее, чем второй. В целом, по ощущениям я бы поставил его на один уровень с первым. Как говорится, "плюс-минус". На роке он показался более драйвовым, а вот на классике, джазе и блюзе, особенно с вокалом, первый воспринимается как-то деликатнее. По басу, кстати, таких уж радикальных различий не заметил. Может, акустика не позволила, а может, ещё какие факторы повлияли.

В последующем я неоднократно сравнивал первый и четвёртый режимы, именно они мне понравились больше остальных. И вот что было замечено. Если в первом звучание парило целиком в пространстве за акустикой, то в четвёртом ощущения полной отвязки от источников звука всё же не было. На некоторых треках за счёт едва уловимых акцентов на крайних образах звучание казалась шире, но это же иногда приводило и к "рассыпанию" остальных образов в пространстве. В этом смысле в первом режиме звуковая картинка пространственно получалась более цельной, а при длительном прослушивании слух воспринимал звучание как-то естественнее и комфортнее.

Выводы

Так уж вышло, что прослушивание я начал проводить вслепую – поначалу не особо вникая в то, какое положение джампера какому режиму соответствует. Просто переставлял и слушал. Этот процесс длился не один день, я слушал разную музыку в разное время дня (это тоже влияет на слуховое восприятие), делал "подходы" с внимательным прослушиванием, переключая режимы на одном и том же треке, или слушал систему на протяжении дня просто в фоновом режиме, примечая общую комфортность... В общем, постарался оценить всесторонне.

Потом же, когда услышанное было сопоставлено с описаниями из даташитов Asahi Kasei, вывод оказался неожиданным – чтобы слух воспринимал звучание естественно и комфортно, импульсный отклик не обязан быть идеальным. Самый, казалось бы, "правильный" режим с минимальными переходными процессами оказался пусть и довольно хорошим, но субъективно не самым интересным.

Предположу, что внесение в сигнал лёгкой "неточности" импульсного отклика включает в работу какие-то психоакустические факторы, задействует в слуховом восприятии определённые механизмы. А может быть, имитирует для слуха то, что было потеряно при цифровой записи изначально, получается что-то вроде дизеринга (Википедия в помощь, шум тоже может быть полезным). Но и увлекаться этим тоже не нужно, избыточное "посыпание" сигнала переходными процессами приводит к прямо противоположному эффекту – резкой потери естественности звучания. В общем, очень тонкая и интересная тема. Истина, как всегда, где-то посередине.

Источник: Журнал «Carmus»